Çözeltiler - content.lms.sabis.sakarya.edu.trcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/uploads/40417... ·...

ÇözeltilerÇözeltiler

Karışım Heterojen

Aeresol

Süspansiyon

Emülsiyon

Kolloidal

Homojen Çözelti Çözelti < 10-9 m

Süspansiyon > 10-6 m

Kolloid 10-9 m - 10-6 m


Dağılan Faz Dağılma Fazı Kolloid Tipi

katı katı,sıvı,gaz sol

katı gaz aerosol duman

katı sıvı kolloidal çözelti

sıvı sıvı Emülsiyon

sıvı gaz sıvı aerosol, sis

gaz sıvı Köpük

Çözelti < 10-9 m


Kolloid 10-9 m - 10-6 m


Çözelti < 10-9 m


Kolloid 10-9 m - 10-6 m

ÇÖZELTİ

Sıvı - sıvı (su-alkol)

Sıvı - katı (su-şeker)

Sıvı - gaz (su-oksijen)

Katı - sıvı (çinko-civa)

Katı - katı (bakır-çinko)

Katı - gaz (paladyum-

hidrojen)

Gaz - gaz (azot-oksijen)


ÇÖZELTİLER

Tanım Çözelti iki veya daha fazla maddenin birbiri içerisinde homojen olarak dağılmasından oluşan homojen karışımlara denir.

Çözelti Derişimi (Konsantrasyonu)

Belirli miktardaki çözelti veya çözücü içinde çözünen madde miktarıdır.

Çözünürlük Belli bir sıcaklıkta çözünenin çözücü içerisinde en çok (fazla) çözünebildiği derişime (konsantrasyona) çözünürlük denir.

Doymuş Çözelti Çözebileceği en fazla oranda çözünen içeren çözeltidir.

Aşırı Doymuş Çözelti

Çözebileceğinden daha çok çözünen içeren çözeltidir. Aşırı miktar kristallenerek çöker.

Doymamış Çözelti Doymuş çözeltiden daha az oranda (düşük konsantrasyonda) çözünen içeren çözeltidir.

ÇözeltilerÇözeltiler Çözünürlük-Sıcaklık İlişkisi Çözünürlük-Sıcaklık İlişkisi

Genel bir kural olarak; * Katıların ve sıvıların sıvılar içindeki çözünürlüğü sıcaklık arttıkça artar. * Sıcaklığın artışı ile gazların sıvılar içindeki çözünürlüğü azalır; söylenebilir.

ÇÖZÜNME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER:ÇÖZÜNME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER: 1.Çözücü Çözünenin Cinsi: Genel olarak

benzer maddeler bir biri içinde daha iyi çözünürler.

2.Temas Yüzeyi: Temas yüzeyinin artırılması çözünme hızını artırır.

3.Karıştırmak: Çözeltinin karıştırılması çözünme hızını artırır.

4.Sıcaklık: Çözeltinin sıcaklığının artırılması maddelerin çözünme hızlarını artırır. Katı ve sıvıların sudaki çözünürlüklerini de artırır.

Basınç: Çözeltinin basıncının artırılması gazların hem çözünme hızını, hem de çözünürlüğünü artırır.

ÇözeltilerÇözeltiler Çözeltilerde Konsantrasyon Çözeltilerde Konsantrasyon

Bir çözeltide çözünen madde miktarı, kütle, hacim, mol terimlerini içeren çeşitli derişim birimleri ile belirtilir. En çok kullanılan derişim birimleri, yüzde derişim, mol kesri, molarite, normalite, molalite, ppm ve ppb'dir.

Miktarı Çözeltinin veya Çözücünün

Miktarı Çözünenin syonuKonsantara Çözelti

Genel bir ifade olarak;

yazılabilir.

ÇözeltilerÇözeltiler Çözeltilerde Konsantrasyon Çözeltilerde Konsantrasyon Yüzde Derişim

Derişim Türü

Simgesi İlgili Bağıntı

Kütlece Yüzde

%(W/W) %=Çözünenin Kütlesi/Çözeltinin Kütlesi x 100

Hacimce Yüzde

%(V/V) %=Çözünenin Hacmi/Çözeltinin Hacmi x 100

Hacim-Kütle Yüzdesi

%(W/V) %=Çözünenin Kütlesi/Çözeltinin Hacmi x 100

ÇözeltilerÇözeltiler Çözeltilerde Konsantrasyon Çözeltilerde Konsantrasyon Yüzde Derişim

ÇözeltilerÇözeltiler Çözeltilerde Konsantrasyon Çözeltilerde Konsantrasyon MOLARİTE

ÇözeltilerÇözeltiler Çözeltilerde Konsantrasyon Çözeltilerde Konsantrasyon MOLALİTE

ÇözeltilerÇözeltiler Çözeltilerde Konsantrasyon Çözeltilerde Konsantrasyon NORMALİTE

Bir litre çözeltide çözünmüş olan maddenin eşdeğer gram sayısıdır (egs). Yani litresinde 1 ekivalent gram madde ihtiva eden çözeltiler, normal çözeltilerdir.

N = egs / V egs = m /EA

EA = MA / TD

Burada; V çözeltinin hacmi, m çözünen maddenin kütlesi, EA çözünen maddenin eşdeğer ağırlığı, TD ise çözünen maddenin tesir değerliğidir. Tesir değerliği, asitlerde iyonlaşabilen H sayısına, bazlarda OH (hidroksil) sayısına, tuzlarda pozitif iyon sayısına, indirgenme-yükseltgenme reaksiyonlarında ise alınan-verilen elektron sayısına eşittir.


Etkin Değerliği (Tesir Değerliği) HCl 1 H2SO4 2 H3PO4 3 NaOH 1 Ba(OH)2 2 FeSO4 →Fe2+ + SO4

2- 2

Ca3(PO4)2 6 Na2SO4 2

ÇözeltilerÇözeltiler Çözeltilerde Konsantrasyon Çözeltilerde Konsantrasyon PPM, PPB

ÇözeltilerÇözeltiler Çözeltilerde Konsantrasyon Çözeltilerde Konsantrasyon PPM, PPB

Örnek; K2SO4 tuzundan 50 ppm K içeren 250 mL çözelti nasıl hazırlanır.

1 ppm K içeren çözeltinin 1 L sinde 1 mg K vardır.

50 ppm K içeren çözeltinin 1 L sinde 50 mg K olmalıdır.

50 ppm K içeren çözeltinin 0,25 L sinde 50 / 4 = 12,5 mg K olmalıdır.

Çözeltiyi hazırlayabilmemiz için 12,5 mg K alıp, 250 mL ye saf su ile tamamlamamız

gerekir.

Ancak K, yalnız başına bulunmadığından, içerisinde 12,5 mg K bulunacak K2SO4

miktarını hesaplamalıyız.

K2SO4 ün molekül ağırlığı: 174 g

Yani 27,8 mg K2SO4 tartılarak 250 mL lik balon jojede çizgisine kadar tamamlanır.


ÖRNEK: %20 lik fosforik asit çözeltisinin yoğunluğu 1,2g/mL dir. Bu çözeltinin

a)molaritesi?

b)normalitesi?

c)molalitesi?


ÖRNEK: Yoğunluğu 1,3 g/mL olan % 25’lik Na2SO4 çözeltisinin

a)molaritesi?

b)normalitesi?

c)molalitesi?


Örnek Yoğunluğu 1,19 g/mL olan % 36 lık derişik HCI çözeltisinden 100 mL 0,3 M HCI çözeltisi nasıl hazırlanır.

Çözünenin Kütlesi = % . d. V= 0,36 x 1,19 x 1000 → m = 428,4 g n = m / MA = 428,4 g / 36,5 g/mol = 11,7 mol /lt = 11,7 M

C1 x V1 = C2 x V2 → 0,3 M . 100 mL = 11,7 M . V2 → V2 = 2,56 mL

derişik asitten alınıp, 100 mL saf suyla çözelti hazırlanır.


Örnek 0,1 N NaOH çözeltisinden 200 mL 0,004 N lik NaOH çözeltisi nasıl hazırlanır.

C1 x V1 = C2 x V2 → 0,004 N x 200 mL = 0,1 N x V2 → V2 = 8 mL

0,1 N NaOH çözeltisinden alınır ve saf su ile 200 mL ye tamamlanır.

ÇözeltilerÇözeltiler İdeal Çözeltiler İdeal Çözeltiler

Uçucu olmayan bir maddenin uçucu olan bir çözücü içinde çözünmesi esnasında aşağıdaki durumlardan herhangi biri söz konusu olmaktadır. a- Çözeltinin sıcaklığı değişmez b- Çözeltinin sıcaklığı düşer c- Çözeltinin sıcaklığı yükselir. Bunlardan hazırlanırken ısı alış verişi olmayan çözeltilere “ideal çözeltiler” denir. İdeal çözeltilerde buhar basıncı düşmesi, donma noktası düşmesi ve kaynama noktası yükselmesi gibi özellikler vardır.


Buhar Basıncı Düşmesi İdeal çözeltilerde buhar basınçları, çözünen bileşenin mol kesrinin artması ile orantılı olarak düşer. Belirli bir sıcaklık derecesinde, Saf çözücünün buhar basıncı : P0 Çözeltinin buhar basıncı : P ile gösterilirse, buhar basıncı düşmesi (P0-P) olacaktır. “Buhar basıncının bağıl azalması” ise, (P0-P)/P0 olarak gösterilebilir. Raoult kanuna göre, buhar basıncının bağıl azalması çözünen maddenin mol kesrine eşittir.


Çözeltiyi oluşturan bileşenlerden,

Çözücünün mol sayısı : n1

Çözünenin mol sayısı : n2

Çözücünün mol kesri : X1

Çözünenin mol kesri : X2

olarak alındığında, Raoult kanununu

n n

n X

P

P - P

21

22

0

0

ya da,

X - 1 P

P2

0

şeklinde yazmak mümkündür.


P = X1 P0

ifadesi bulunmuş olur. Diğer taraftan, yukarıdaki bağıntıda buhar

basıncı düşmesi P0 - P = P olarak alınırsa,

P = X2 P0

ifadesi bulunmuş olur. Buna göre, bir çözeltide buhar basıncı düşmesi

çözünenin mol kesri ile doğru orantılıdır. Bu sonuçtan faydalanarak,

molekül ağırlığı bilinmeyen bir çözünen maddenin molekül ağırlığı

bulunabilir. Bunun için,

n n

n P P X ΔP

21

2002


ya da

MA

m

MA

m

MA

m

P ΔP

2

2

1

1

2

2

0

ifadesini yazmak mümkündür. Burada sırasıyla m1, m2 çözücünün ve

çözünenin gram olarak miktarı, MA1, MA2 çözücünün ve çözünenin

molekül ağırlıklarıdır.


Örnek: 15 oC de 450 gram suda 30 gram üre çözünmüş

durumdadır. Verilen sıcaklık derecesinde saf suyun buhar basıncı

12,70 mm Hg ve elde edilen çözeltinin ölçülen buhar basıncı

12,45 mm Hg olduğuna göre, ürenin molekül ağırlığını bulunuz.

P = 12,70 - 12,45 = 0,25 mm Hg

olduğundan,

MA

m

MA

m

MA

m

P ΔP

2

2

1

1

2

2

0


MA

30

18

450

MA

30

12,70 0,25

2

2

MA

30

18

450

MA

30

0,0197

2

2

MA

30

MA

0,59 0,49

22

gram 60,02 0,49

29,41 MA2


İdeal Çözeltilerde Kaynama ve Donma Noktaları

Uçucu olmayan çözünen ile hazırlanan bir çözeltinin buhar

basıncının saf çözücünün buhar basıncına göre düşük olması, çözeltinin

kaynama noktasının yükselmesine ve donma noktasının alçalmasına

sebep olur.

Çözeltinin buhar basıncının sıcaklıkla değişimi ile çözeltiyi

yapmakta kullanılan çözücünün buhar basıncının sıcaklık ile

değişmesinin karşılaştırılması gayet önemli sonuçlar verir. Şekilden de

kolaylıkla anlaşılabileceği gibi çözeltinin buhar basıncı her sıcaklıkta

çözücünün buhar basıncından daha düşüktür.

Çözücünün katı halinin de bir buhar basıncı vardır. Katı halinin buhar

basıncı eğrisi ile sıvı halinin buhar basıncı eğrisinin birbirini kestikleri

nokta (B) çözücünün donma noktasıdır.



Katı halinin buhar basıncı eğrisi ile sıvı halinin buhar basıncı

eğrisinin birbirini kestikleri nokta (B) çözücünün donma

noktasıdır. Çözücünün katı halinin buhar basıncı eğrisi ile

çözeltinin buhar basıncı eğrisi daha düşük bir sıcaklıkta

kesişmektedirler (A). Bu sıcaklık da çözeltinin donma

noktası olmaktadır. Çözeltinin donma noktası ile çözücünün

donma noktası arasındaki Td farkına çözeltinin donma

noktası alçalması adı verilir ve bu değer çözeltinin derişimi

ile orantılıdır. Çözücünün buhar basıncı C noktasında bir

atmosfere ulaştığı halde, çözeltininki ise Tk kadar bir

sıcaklık farkı ile D noktasında bir atmosfere ulaşmaktadır.



İdeal çözeltilerde kaynama ve donma noktaları



Bir başka deyişle, Şekilden de açıkça görüldüğü gibi, çözelti

çözücüden Tk kadar daha yüksek bir sıcaklık derecesinde kaynar. Bu

fark, gene çözeltinin derişimi yani molalitesi ile orantılı olarak

artmaktadır.

Td : donma noktası düşmesi,

Kd : molal donma noktası düşme sabiti,

m : çözeltinin molalitesi

olmak üzere,

Td = Kd m

ifadesini yazmak mümkündür.



Tk : kaynama noktası yükselmesi,

Kk : molal kaynama noktası yükselme sabiti

olmak üzere,

Tk = Kk m

bağıntısı yazılabilir.

Gerek donma noktası düşmesinden ve gerekse kaynama

noktası yükselmesinden faydalanarak, çözünen maddenin molekül

ağırlığı deneysel olarak tayin edilebilir.



MA : çözünen maddenin molekül ağırlığı

m : çözeltinin molalitesi

mk : çözünen maddenin ağırlığı

mç : çözücünün ağırlığı

olmak üzere yukarıdaki bağıntı göz önüne alınarak, çözeltinin

molalitesi için şu ifadeyi yazmak mümkündür.

1000 mMA

m m

ç

k



1000 mMA

m K ΔT

ç

k

Bu bağıntıda MA dışındaki bütün değerler deneysel olarak

ölçülebilmektedir. Bunlara bağlı olarak da MA hesaplanabilir.



Örnek: 18 gram glikoz, 150 gram su içinde çözülerek bir çözelti

hazırlanıyor. Yapılan çalışmalarda bu çözeltinin kaynama noktası

100,34 oC olarak bulunmuştur. Buna göre glikozun molekül

ağırlığını hesaplayınız. (Kk = 0,51)

Çözüm:

C0,34 100 - 100,34 ΔT o

MA 150

1000 18 0,51 0,34

MA = 180 gram



Örnek:200 gram benzende katı bir maddeden 3,0 gram çözünmesiyle elde edilen çözeltinin donma noktası 4,98 oC olduğuna göre, söz konusu katı maddenin mol tartısını hesaplayınız. Benzenin normal donma noktası 5,5 oC olarak verilmiştir. (Kd = 5,12)

1- Modern Üniversite Kimyası, C.E. MORTIMER, Çeviri: Prof.Dr. Turhan ALTINATA v.d. Çağlayan Kitabevi, 1989. 2- Temel Üniversite Kimyası, Prof.Dr.Ender ERDİK, Prof.Dr. Yüksek SARIKAYA, Gazi Kitabevi, 2009. 3- Genel Kimya, Prof.Dr. Baki HAZER, Karadeniz Teknik Üniversitesi Yayınları, 3.Baskı, Trabzon, 1995. 4- Temel Kimya, Prof.Dr.Ali Osman AYDIN, Prof. Vahdettin SEVİNÇ, Değişim Yayınları, Sakarya 5- Genel Kimya, Sabri ALPAYDIN, Abdullah ŞİMŞEK, Nobel Yayınları, 2012. 6- Fen ve Mühendislik Bölümleri İçin Kimya, R.CHANG, Çeviri: A.Bahattin SOYDAN ve A.Zehra AROĞUZ, Beta Yayınları, İstanbul, 2000. 7- MEB , MEGEP, Kimya Teknolojileri yayınları 8- Yrd.Doç.Dr.Aysel KÜÇÜK TUNCA’nın ders sunumu

KAYNAKLAR

Çözeltiler - content.lms.sabis.sakarya.edu.trcontent.lms.sabis.sakarya.edu.tr/uploads/40417... ·...

Documents